Б. Ошибки в физических теориях, породившие кризис

Краткое пояснение. Теперь, кода мы ознакомились с состоянием кризиса физики в мире и России, мы должны познакомиться с ошибками, породившими кризис. Ленин не был физиком. Он не мог описать изначальные (физические) причины кризиса, т.е. показать из-за каких физических ошибок и заблуждений сложился кризис, приведший к философским заблуждениям в научном мировоззрении. Мы много времени потратили на исследования. Удалось провести глубокий логико-исторический, физико-математический и гносеологический анализ, чтобы выяснить исходные причины кризиса, т.е. достоверно установить исходные ошибки.

Сложность задачи в том, что люди, которым предназначена эта статья, имеют в основном школьное образование в области физики. Для этого нужно, избегая использования сложных математических выкладок, изложить результаты в ясной, популярной форме. Такая задача - задача популяризатора. Что касается доказательности, в тексте для специалистов даны ссылки на соответствующие работы. Это исследования, в которых проанализирован фактический (исторический, физический, философский) материал без использования каких-либо гипотез.

Как было установлено, кризис был вызван тремя главными причинами:

1. Ошибка Максвелла, который формулируя уравнения электродинамики «потерял» уравнения для описания квазистатических явлений.

2. Ошибка геометров, которые ввели ошибочное понятие «внутренняя кривизна пространства».

3. Ошибка материалистов, которые не смогли сформулировать теорию познания научной истины в рамках диалектического материализма, что не позволило им проводить гносеологический анализ физических теорий.

 

 

Ошибка Максвелла

Поскольку эта ошибка является принципиальной, мы рассмотрим ее подробно. В первой формулировке уравнений электродинамики (1855 г.) у Максвелла отсутствует ток смещения. Это одна из нескольких трудностей, с которыми Максвелл столкнулся в своей работе.

Пусть мы имеем замкнутую электрическую цепь. При разрыве цепи постоянного тока и включении в разрыв этой цепи конденсатора ток в цепи отсутствует. Но если мы будем питать эту цепь с конденсатором от источника переменного напряжения, то в цепи будет протекать переменный ток. Для описания «прохождения» переменного тока через конденсатор (помните: в цепи разрыв по постоянному току!) Максвелл ввёл понятие тока смещения (через конденсатор). Ток смещения был введен Максвеллом спустя 6 лет после первого варианта математической формулировки уравнений электродинамики.

«Переводя» эксперименты Фарадея на математический язык и введя ток смещения, он невольно допустил ошибку [1]. Дело в том, что помимо известного кулоновского поля Е_{к ,} которое образуется статическими зарядами, он обнаружил в законе Фарадея другое электрическое фарадеевское поле Е_ф. Оно создается не зарядами, а изменением во времени магнитного поля. Это поле по определению академика Тамма является «сторонним», поскольку его невозможно представить как сумму «кулоновских» электростатических полей Е_к.                 

Как известно, ток смещения пропорционален скорости изменения электрического поля во времени. Чем быстрее меняется электрическое поле, тем больше ток смещения в цепи. Но какое поле выбрать: Е_к или Е_ф ? Нам сейчас легко рассуждать, имея информацию. Мы знаем то, чего не знал Максвелл. Оставим в стороне мысли Максвелла и будем рассуждать сами.

1. Если ток смещения пропорционален Е_к, тогда мы получим систему уравнений, которая прекрасно описывает квазистатические явления с обязательным элементом – мгновенным действием на расстоянии. Однако квазистатические уравнения не способны описывать «волновые процессы» электродинамики.

 

2. Если ток смещения пропорционален Е_ф, тогда уравнения становятся «волновыми». Они превосходно описывают волновые явления, но принципиально не могут описать квазистатические.

 

Некоторые ученые ошибочно утверждают, что для получения уравнений квазистатики достаточно устремить скорость света к бесконечности. Но это неграмотный подход. Как известно, квадрат скорости света обратно пропорционален произведению магнитной проницаемости μ и диэлектрической проницаемости ε. Если мы устремляем диэлектрическую постоянную к нулю, тогда мы теряем закон Кулона. Если же устремляем к нулю магнитную проницаемость, то теряем закон Фарадея. И в том, и в другом случаях мы «прощаемся» с корректным описанием квазистатических явлений.

Максвелл долго обдумывал формулировку законов. Он не мог знать о различии полей Е_ф и Е_ф и ввел ток смещения, который пропорционален скорости изменения во времени суммарного поля (Е_ф + Е_ф). Уравнения Максвелла при этом варианте сохранили форму волновых уравнений. В то же время уравнения квазистатики не исчезли. Они оказались глубоко «спрятанными» в уравнениях Максвелла. Далее начинается череда экспериментальных открытий и теоретических ошибок.  

Ссылки:

1. В.А. Кулигин, М.В. Корнева, Г.А. Кулигина. Ошибка Максвелла и ее следствия для физики. http://n-t.ru/tp/to/om.htm

Аннотация. Анализ ошибок в теориях современной физики привёл нас к важному выводу. Существуют исходные («застарелые») ошибки, которые затем «генерируют» спектр вторичных ошибок (ошибочных следствий). Нами была обнаружена ошибка, допущенная Максвеллом при математическом оформлении исследований Фарадея. При обобщении экспериментов Фарадея Максвелл «потерял» мгновенное действие на расстоянии. В работе приведено доказательство и рассмотрены некоторые следствия для физических теорий. Например, мы должны рассматривать поля зарядов и поля электромагнитных волн как самостоятельные поля, имеющие разные (взаимоисключающие) свойства.

 

Развитие кризиса

Конечно, если бы ошибка Максвелла была обнаружена и исправлена, кризиса бы не возникло. Квазистатические уравнения описывали бы квазистатические явления, опираясь на мгновенное действие на расстоянии. Волновые процессы описывались бы своими волновыми уравнениями, используя близкодействие. Но этого не произошло. История развивалась по иному пути. Здесь начинается самое интересное.

Введя в ток смещения электрическое поле индукции Фарадея Е_ф, Максвелл случайно «открыл» возможность существования электромагнитных волн. Это была гениальная ошибка. Мы пишем «случайно», поскольку все эксперименты и законы электричества (законы Ампера, Кулона, Фарадея и т.д.) опирались на мгновенное действие на расстоянии. В то время не существовало ни приборов, ни методов, позволяющих уловить «запаздывание» полей.

Уравнения Максвелла имели вид волновых уравнений и, конечно, стимулировали исследования в этом важном для теории и практики направлении. В 1888 г. Г.Герц экспериментально обнаружил и подтвердил существование электромагнитных волн.

Отсюда берет начало серия теоретических ошибок. В тот период существовала вялотекущая борьба между сторонниками теории дальнодействия и теории близкодействия. Открытие Герца дало козырь сторонникам близкодействия. Попытки применить непосредственно хорошо развитую аналитическую механику к уравнениям Максвелла оказались неудачными. Например, попытка записать тензор энергии-импульса для электромагнитной волны методами аналитической механики и из этого тензора получить обобщенный закон сохранения энергии-импульса Пойнтинга вели к «абсурду» [1]. Электромагнитная масса заряда оказывалась отрицательной, а ее кинетическая энергия – положительной!

Опять приходится повторить: если бы Максвелл «не потерял» уравнения квазистатики, интерпретация «неудач» обернулась бы полезными для физики результатами. Но выводы были сделаны учеными того времени радикальные. Ученые уже к концу 19 века начали рассматривать эти «неудачи», как свидетельство ограниченности классических теорий. Главной причиной неприменимости классических теорий они начали считать мгновенное действие на расстоянии. Это была принципиальная ошибка! С этого момента классические теории подверглись третированию. В конце 19 века (уже в то время!),например, проф. О.Д. Хвольсон в своем «Курсе физики» [2] писал:

«…В настоящее время успело сделаться общим достоянием убеждение, что actio in distans не должна быть допускаема ни в одну область физических явлений. Но как ее изгнать из учения о всемирном тяготении?».

Кризис классической физической теории усугубился неожиданно последовавшими (как из рога изобилия) величайшими экспериментальными открытиями совершенно новых и удивительных явлений. Начиная с 1895 года, когда Рентген открыл проникающие лучи, буквально каждый следующий год приносил ошеломляющее открытие: 1896 год — открытие явления радиоактивности, 1897 год — открытие электрона, 1898 год — открытие радия и полония, 1899 год — открытие сложного состава радиоактивного излучения и т.д.

Это было начало «революции» в физике, совершаемой в основном молодыми учеными, которым не терпелось иметь «все и сразу». Как было сказано, они неправильно определили подлинную причину кризиса. Это выразилось в высокомерно-презрительном отношении к классической физике! Эйфория от свершающегося «дурманила» им головы (ведь они «повергли» самог о Ньютона!), а романтика научного поиска толкала выдвигать самые невероятные гипотезы, побуждала «ломать» устои классической логики. Они, подобно революционерам социал-демократам, старались «старый мир» разрушить до основания» и создать новый физический мир. Восторг и энтузиазм первопроходцев сохранился в головах не только ученых того времени, но он передался их ученикам и последователям.

Физики отказались от принципа преемственности знания. Они фактически стали считать, что каждый раз наука развивается как бы «с нуля»! Это нарушение материалистического принципа кумулятивного характера развития человеческого знания хорошо отражено во фразе М. Планка: «Новая теория начинает господствовать, когда вымрут сторонники старой ». Ведущими теориями признавались только «новые» (неклассические) теории. Квантовым теориям отводилось «особое место» в физике. Причиной этого было введение в физику кванта действия. Классические теории, которые раньше составляли фундамент физики, были объявлены приближенным «следствием квантово-механических» представлений. Это напоминает положение, когда садовник поливает ветви, считая корни чем-то второстепенным, ненужным. Такова ситуация, которая сложилась к концу 19 – началу 20 веков и привела в дальнейшем физику к тупику.

Стремление создать новую физику «из ничего», не опираясь на материалистическое мировоззрение, вело к нарушениям логики, к появлению внутренних противоречий, к противоречию объяснений здравому смыслу, к нагромождению «математического формализма» в теориях. Естественно, все это вызывало чувство протеста и критику у исследователей, которые стихийно опирались на материалистическое мировоззрение. В физике возникло две группы ученых: догматики, которые упорно пытались сохранить логически противоречивые положения новой физики, и критики, отвергающие любые нарушения логики в физике. Об их противостоянии мы уже написали.

Ссылки:

1. ВКулигин, М. Корнева. Теория поля Ландау и Лифшица как отражение кризиса физики http://www.twirpx.com/file/1914473/

Аннотация. В статье дана оценка современного состояния классической электродинамики на основе анализа книги Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Теория поля». Показаны причины, приведшие к кризису физики в 19-20 веках. Показана принципиальная возможность применения методов классической аналитической механики к проблемам электродинамики. Исправлены некоторые математические, методические ошибки и ошибки в интерпретации явлений. Например, показано, что поля зарядов и поля электромагнитных волн имеют различные свойства и должны описываться математически независимыми группами уравнений. Установлен интересный факт: мгновенное действие на расстоянии вытекает из уравнений Максвелла в калибровке Лоренца и не противоречит принципу причинности.

2. О.Д. Хвольсон. Курс физики, Том 1. Избранное. (Констуитивы механики и измерения), с.1 – 36. Издание К.Л. Риккера, 1897.

 

 

9. Заблуждение геометров (вторая ошибка)

Более двух веков тому в 1826 г. Лобачевский сделал доклад о «Воображаемой геометрии», в котором описывались криволинейные пространства. Позже геометрия криволинейных пространств развивалась Гауссом, Больяи, Риманом. Проводя исследования, ученые упустили из виду, что общепринятое тогда определение понятия «внутренняя кривизна» пространства не является корректным. Причина в том, что не существует (математических) геометрических методов измерения и описания «внутренней кривизны» отдельного пространства.

Кривизна пространства – понятие относительное. Кривизна исследуемого пространства может быть измерена только по отношению к некоторому «эталонному» (евклидову) пространству. Внутри себя пространство всегда является евклидовым. Отсюда вытекает, как следствие, важный результат для физики:

«Любые физические явления мы обязаны описывать в рамках классических пространственно-временных представлениях».

Мы возвращаемся к материалистическим пространственно-временным отношениям, классической физики! Гипотеза Лоренца-Фитцджеральда, СТО, ОТО, современная космология это следствие «маленькой» ошибочки в определении (дефиниции) понятия «кривизна пространства» [1]. Это вторая фундаментальная ошибка теперь уже математического характера.

Чтобы не загромождать математикой суть проблемы кривизны, изложим ее в форме сказки. Для людей, далеких от математики, такая форма изложения позволит понять суть проблемы.

Внутренняя кривизна пространства. Представьте себе, что Бог открыл для вас дверь в «свободное пространство» и снабдил вас карандашом, циркулем и линейкой. Пространство выглядит через дверь огромным. Исчез Бог, и тут появились черти с советами.

· «Задай метрический тензор и тензор положительной кривизны пространства! - орет один, - Будем играть в футбол и выдувать мыльные пузыри!»

· «Нет! – кричит другой, – пусть будет лучше отрицательная кривизна. Сделаем трубы и начнем исполнять реп!»

· «Не слушай их, - советует третий, - сделай пространство евклидовым и спи спокойно!»

Да это же «конвенциализм» какой-то! Не природа дает нам законы, а мы их навязываем природе! Что-то здесь «нечисто»! Не зря в руках карандаш циркуль и линейка. Нужно как-то самому измерить внутреннюю кривизну пространства.

Сказано – сделано. Выбираем некоторую область А в нашем пространстве, задаем в ней декартовы оси и масштабы. Уходим в другую часть пространства. Выбираем здесь область В и повторяем процедуру. Теперь нам остается просто сравнить результаты измерений. Мы берем осевой трехгранник в пространстве В вместе с масштабами и тянем его в область А. Сравниваем. Удивительно, но параметры совпадают!

Тут раздается чертячий хохот: «Еще один Фома неверящий занимается глупостями! Пока он идет из В в А, меняются масштабы, трехгранник и он сам!». И тут выясняется, что не существует в природе геометрического метода измерения внутренней кривизны.

Кривизна – понятие относительное. Ее можно определить, только сравнив наше пространство с некоторым эталонным пространством. Для любого человека изначально пространство, где он находится, является евклидовым! «Криволинейное пространство» мы строим (используя физические гипотезы) тоже в евклидовом пространстве. Оно не исчезает после построений!

Отсюда следуют важные гносеологические выводы. Мы н е в состоянии выйти за рамки нашего общего трехмерного пространства и быть вне единого для всех времени. Все без исключения физические явления мы должны объяснять, опираясь на классические пространственно-временные отношения. «Темная материя», «черные дыры», «кротовые норы», «струны и суперструны» и т.д. это плод ошибки, возникшей 200 лет тому назад и ставшей предрассудком.

Возвращение к классическим пространственно-временным отношениям это серьезный удар по спекуляциям и фантазия современной Космологии. Специальная теория относительности и Общая теория относительности попадают в «корзину для бумаг».

Великие математики Лобачевский, Гаусс, Риман и другие не заметили этой ошибки. Если бы ошибку исправили раньше, то не было бы гипотезы Лоренца-Фитцджеральда, не было бы ни Специальной, ни Общей теории относительности Эйнштейна, ни работ Пуанкаре в этом направлении. Все развивалось бы по другому сценарию.

Но есть и «положительный» момент. Эта ошибка открыла широкое поле для околонаучных спекуляций писателей-фантастови псевдонаучных романов. «Путешествия» в «иные миры», «телепортация», «путешествия» из прошлого в будущее и обратно. Поддерживаемые наукой сейчас они, к сожалению, воспринимаются почти как научные предвидения, а не как фантастика! А это, по существу, дорога к «научному» невежеству, к мистике.

И еще один интересный момент. Постулат Евклида о двух параллельных прямых на плоскости получает математическое обоснование. Поэтому утверждение: «две параллельные прямые на плоскости никогда не пересекаются» - выглядит не как «гипотеза», а как обоснованное утверждение.

Ссылки:

1. М.В. Корнева, В.А. Кулигин. Заблуждение геометров, ставшее предрассудком. http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001e/00162888.htm  

Аннотация. В работе рассматривается проблема определения понятия «внутренняя кривизна». Оказывается, что это понятие ошибочно, т.е. не соответствует геометрии пространства. Кривизна пространства – понятие относительное. Она может определяться только по отношению к другому евклидову (эталонному) пространству. Крупные математики: Лобачевский, Гаусс, Риман, Больяй и др. не «увидели» этого факта, который со временем превратился в предрассудок. Рассмотрены важные следствия для физики. Они «неутешительны»: ОТО и современная Космология являются «лженаучными» (по терминологии Комиссии по борьбе с лженаукой) теориями.